WOLF WRG Wärmerückgewinnung

Werbung
Heizung - Lüftung - Klimatechnik
Heating - Ventilation - Air Conditioning
Ihre Gewinnzone
Energieeinsparung:
Wärmerückgewinnung
Kälterückgewinnung
Feuchterückgewinnung
Nachtkühlung
Multifunktionale Nutzungskonzepte
Energierückgewinnung
Den Energie einsparenden Entwicklungen der Klimatechnik
kommt mit zunehmendem Umweltbewusstsein und wachsenden
behördlichen Auflagen immer größere Bedeutung zu.
Energierückgewinnung bedingt geringerern Energieverbrauch
für gleiche Leistung. Energierückgewinnung bedeutet weniger
Schadstoff­emissionen, besseren Umweltschutz und nicht zuletzt
niedrigere Betriebskosten.
Wärmerückgewinnung (WRG)
Kälterückgewinnung
Feuchterückgewinnung
Im Winter (Heizfall) wird der warmen Abluft,
die aus dem Gebäude abgeführt wird, ein
Teil ihrer Energie entzogen und dem kalten
Außenluftstrom zugeführt.
Wenn im Sommer (Kühlfall) hohe Außentemperaturen herrschen, wird mit der kälteren
Abluft die warme Außenluft vorgekühlt.
Zuluftbefeuchtung über Rückgewinnung der
Feuchte aus der warmen Abluft reduziert
im Winter den Energieverbrauch von RLTAnlagen mit Raumluftfeuchteregelung.
Wärme aus Kälteprozessen
Schon kleine Kälteanlagen erzeugen so viel
Abwärme, dass sich die Nutzung dieser
Abwärme schnell amortisiert.
Dieser Effekt wird durch Energiepreissteigerungen noch beschleunigt.
Wärme aus Entfeuchtung
Bei der Verflüssigung von Wasserdampf wird
Wärme frei, die im Wege der Rückgewinnung genutzt werden kann.
Vor allem in Schwimmbädern lässt sich die
Wärmerückgewinnung durch Entfeuchtung
besonders effektiv nutzen.
Die Rückgewinnung der Kälte aus der Abluft
spart viel Energie für die Kältemaschine.
Nahezu alle Wärmerückgewinner können in
der Prozessumkehr auch zur Rückgewinnung
der Kälte verwendet werden.
Kälte aus Befeuchtung
Zusätzlich kann über eine vorhandene WRG
die Abluft adiabatisch befeuchtet und damit
die Zuluft, anstelle oder ergänzend zur
maschinellen Kühlung, abgekühlt werden.
Dieser Prozess spart viel Energieaufwand für
die Kälteerzeugung ein.
Bis zu 55% der Energiekosten lassen sich
mit modernen und gut geplanten
WRG-Systemen im Jahresmittel einsparen!
2
Anlagen mit Feuchterückgewinnung sind
insgesamt wesentlich energieeffizienter als
Anlagen ohne Feuchterückgewinnung.
In RLT-Anlagen mit Kühlung reduziert die
Feuchteübertragung die notwendige Kälteleistung.
Die Klimaanlage kann eventuell kleiner ausgelegt werden, weil sie bis zu 20 % weniger
Leistung erbringen muss. Das spart Investitions- und Betriebskosten.
Energieeffizienz
Inhaltsverzeichnis
Energieeffizienz ist immer wirtschaftlich
Höhere Ausgaben für besonders energieeffiziente Klimaanlagen
rechnen sich in Abhängigkeit von den Betriebsstunden der Anlage
innerhalb sehr kurzer Zeit.
Energierückgewinnung........................2
Wärmerückgewinnung (WRG)....................... 2
Kälterückgewinnung..................................... 2
Feuchterückgewinnung................................. 2
Amortisationszeit in Jahren
Energieeffizienz...................................3
3,5
3,0
Orientierungshilfe...............................4
2,5
WRG-Systeme.............................................. 4
Tipps zur Auswahl ....................................... 4
Rekuperative Systeme................................... 4
Regenerative Systeme................................... 4
Wärmepumpe.............................................. 5
VDI 2071..................................................... 5
Bezeichnung................................................ 5
Symbol......................................................... 5
Luftströme................................................... 5
Feuchteaustausch......................................... 5
Planungscheckliste....................................... 5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Betriebsstunden pro Jahr
Energierückgewinnung . .......................6
Klassenprimus bei Effizienz
Laut DIN EN 13053 wird der Energieverbrauch von RLT-Zentralen in der
Hauptsache durch drei Faktoren beeinflusst:
u
dem Wirkungsgrad und dem Druckverlust bei der Wärmerückgewinnung
u
der Luftgeschwindigkeit im Gerätequerschnitt
u
der elektrischen Leistungsaufnahme durch die Motor-/ Ventilatoreinheit
Diese drei Kriterien werden von den zertifizierenden Institutionen als Basis
für die Einteilung in Effizienzklassen verwendet. Ziel ist es, die Effizienzstufe
des jeweiligen Geräts für den Kunden deutlich darzustellen, sie transparent
und vergleichbar zu machen.
Kreuzstrom-Plattenwärmeaustauscher.......... 6
Kombinationsmöglichkeiten.......................... 6
Gegenstrom-Plattenwärmeaustauscher......... 7
Rotationswärmeaustauscher......................... 8
Wärme-Akkumulator.................................... 9
Kreislaufverbundsystem . ........................... 10
Hochleistungs KV-System .......................... 11
Wärmerohraustauscher.............................. 12
Wärmepumpe............................................ 13
Multifunktionale Nutzung.................14
Umluft, Bypass, Adiabate Kühlung,
Nachtkältenutzung, Multifunktionale Nutzung,
Blockheizkraftwerk (BHKW),
Regelungskonzepte.................................... 14
Wirtschaftlich kühlen,
Funktionsschema einer DEC-Anlage............ 15
Mini-Lexikon der Fachbegriffe..........16
Farbschlüssel
Für die Grafiken in diesem Prospekt sind die Farben
nach der Lufttemperatur festgelegt:
AU = Außenluft (kalt)
ZU = Zuluft (angewärmt)
AB = Abluft (warm)
FO = Fortluft (kühl)
Bildnachweis
3
Seite 6
Seite 7
Seite 8 Seite 9
Seite 11 Kreuzstrom-Wärmeaustauscher Bilder: Hoval
Gegenstrom-Wärmeaustauscher Bild: Klingenburg
Rotationswärmeaustauscher / Sorptionsrad Bilder: Hoval / Klingenburg
Wärme-Akkumulator-Modul Bild: polybloc
HKV-Register in n-fach-Schaltung Bild: KHS Schadek
Orientierungshilfe bei Rückgewinnungs-Systemen
WRG-Systeme
Im Wesentlichen wird bei RLT-Anlagen zwischen
zwei Systemen der Wärmerückgewinnung
unterschieden:
Wärmeübertrag

Rekuperatoren
Trennwand
Speichermedium

Regeneratoren
Systeme mit Trennflächen, die aus regenerativen
und rekuperativen Funktionseinheiten bestehen,
wie z. B. die Kreislaufverbundsysteme, werden zu
den regenerativen Systemen gezählt, da sie die
Temperatur über ein Zwischenmedium übertragen.
Tipps zur Auswahl
u
Rückwärmzahl und Druckverlust hängen
von den Betriebsdaten ab; deshalb immer
sowohl für die Extremwerte (Sommer,
Winter) und mit Durchschnittswerten
rechnen.
Wärmeübertrag
Wärmeübertrag
Rekuperative Systeme
Regenerative Systeme
Bei der rekuperativen Wärmerückgewinnung
wird die Wärme durch eine feste Trennwand direkt vom Abluft- auf den Zuluftstrom übertragen.
Bei regenerativen WärmerückgewinnungsSystemen wird die Wärme indirekt, also
über eine Speicher­masse bzw. ein
Zwischen­medium, von der Abluft an die
Zuluft übertragen.
Stoffübertragung ist nicht möglich.
Stoffübertragung ist möglich.
u
u
u
Sind Außenluft- und Fortluftgerät getrennt
voneinander aufgestellt, so ist nur das
Kreislaufverbundsystem verwendbar.
Bei schadstoffhaltiger Abluft sind
Wärmerückgewinner ohne Trennflächen
(z.B. Rotoren) nicht geeignet.
Bei kleinen Luftleistungen (ca. 1000 bis
20.000 m³/h) sind Plattenwärmeaus­
tauscher meist die wirtschaftlichste
Lösung.
u
In der Prozesstechnik ist bei sehr hohen
Temperaturen (bis 200 °C) das Wärmerohr
oft eine gute Lösung.
u
Bei großen Luftleistungen (ca. 15.000
bis 100.000 m³/h) ist – wenn nicht
andere Gründe dagegen sprechen –
der Rotationswärmeaustauscher die
wirtschaftlichste Lösung.
u
Die Rückwärmzahl sollte im Hinblick auf
Wirtschaftlichkeit und Umweltschutz
mindestens 50 %, besser 60 %, betragen
u
Der Druckverlust sollte aus
Energiespargründen möglichst gering
gehalten werden.
Je nach deren Form spricht man dann von
u Plattenwärmeaustauschern oder
u Röhrenwärmeaustauschern.
Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal bei
den rekuperativen Systemen ist die Schaltung der beiden Luftströme, die entweder im
u Kreuzstrom oder
u Gegenstrom laufen.
Der Plattenabstand und die Profilierung ist
für diese Art von Wärmeaustauschern ein
wichtiges Kriterium. Mit kleinen Abständen
lässt sich bei gleichem Querschnitt viel mehr
Übertragungsfläche einbauen und auch
mehr Leistung erzielen als bei größeren
Abständen, jedoch steigt damit auch der
Druckverlust.
Regenerative WärmerückgewinnungsSysteme gibt es in sehr unterschiedlichen
Bauarten.
Die VDI 2071 unterscheidet hier zwischen
rotierenden und statischen Speichermassen.
Andere Einteilungen unterscheiden in
Systeme mit und ohne Trennflächen.
u Rotationswärmeaustauscher mit
umlaufender Speichermasse in Wellfolienstruktur aus Metall zur Rückgewinnung von
Wärme und Feuchte sind das bekannteste
System. Die rotierende Speichermasse des
Rotors überträgt die Wärme und je nach
Füllmaterial auch Feuchtigkeit von einem
Luftstrom zum anderen.
u Umschalt-Wärmeaustauscher
(Wärme-Akkumulatoren) bestehen aus zwei
oder mehreren statischen Speichermassen,
die abwechselnd von der warmen Abluft
„geladen“ und der vorbei­streichenden, kalten Außenluft „entladen“ werden.
Die Einbaumaße sind flexibel, die Rückwärmzahl ist besonders hoch.
Die Speicherblöcke sind auch ausziehbar
erhältlich, um die Anforderungen der VDI
6022 zu erfüllen.
Diese Empfehlungen basieren auf langjähriger
Erfahrung aus der Praxis und sind deshalb ver­
allgemeinert.
Selbstverständlich können in konkreten
Anwendungsfällen andere Entscheidungen
getroffen werden.
u Kreislaufverbundsysteme arbeiten
mit einem Wasser/Glykol Gemisch als
Zwischenmedium in einem geschlossenen
Rohrkreislauf zwischen Kühler und Erhitzer.
4
Planungscheckliste
Die durch den Luftkühler der Abluft entzogene Wärme wird über das Medium an den
Lufterhitzer (Vorwärmer) im Außenluftstrom
übertragen. Die beiden Luftströme müssen
dabei nicht zusammengeführt werden.
Mit dem Leitungssystem können, bei ausreichender Isolierung, auch längere Distanzen
überbrückt werden. Deshalb ist auch eine
räumlich getrennte Aufstellung von Erhitzer
und Kühler möglich.
Sorgfältige Planung ist der optimalste Spareffekt.
Die folgenden Punkte sollten bei der Planung von
Wärmerückgewinnungsanlagen unbedingt abgeklärt
werden.
u
u Hochleistungs-Kreislaufverbundsysteme erreichen um einiges höhere Wärmeleistungen, bei gleichem Funktionsrinzip.
u Durch den am Wärmerohr vorbei streichenden, warmen Fortluftstrom wird das im
geschlossenen Rohrsystem befindliche Kältemittel (Zwischenmedium) zum Verdampfen
gebracht. Der Dampf kondensiert im Bereich
des kalten Außenluftstroms und zirkuliert
infolge Schwerkraft wieder zurück.
Wärmepumpe
Auch die Verwendung von Wärmepumpen
ist zur Wärmerückgewinnung möglich.
Die Temperatur der Fortluft wird dabei über
die Wärmepumpe erhöht und an die einströmende Außenluft abgegeben.
Bei horizontalem Einbau ist ein gewisses
Gefälle der internen Leitungen in Richtung
Warmluftstrom erforderlich. Im Sommerbetrieb kann hier eine Kippregelung eingesetzt
werden.
Bei vertikalem Einbau muss die Fortluft
unten und die Außenluft oben vorbeiströmen.
VDI 2071 Bezeichnung
I.1
PlattenWärmeaustauscher
I.2
RöhrenWärmeaustauscher
II.1.1
KreislaufverbundWärmeaustauscher
Symbol
Luftströme
Feuchteaustausch
zusammengeführt
nein
zusammengeführt
nein
getrennt
nein
zusammengeführt
nein
II.2
Wärmerohr
III.1
RotationsWärmeaustauscher
III.3
UmschaltWärmeaustauscher
(Wärme-Akkumulator)
zusammengeführt
möglich
IV
Wärmepumpe
getrennt
nein
zusammengeführt
möglich
5
Daten präzise und praxisgerecht erfassen
Vor allen Dingen die Luftleistungen, die
Temperaturen und die Feuchtebelastung am
Tauschereintritt ermitteln.
Vorsicht! Wenn die Auslegungswerte zu
optimistisch gewählt werden, sind im praktischen
Betrieb die prognostizierten Werte oft nicht zu
erreichen.
u
Standort und Luftführung bestimmen
Hier lassen sich schon an der Basis
Installationskosten sparen. Oft wird damit auch das
Tauschersystem festgelegt.
u
Erforderliche Luftqualität festlegen
Welche Ansprüche werden an die Dichtheit
(Kontamination der Außenluft) gestellt?
Ist Luftreinigung erforderlich?
u
Feuchteübertragung
Soll Feuchte übertragen werden?
Ist Feuchteübertragung nur im Winter oder auch im
Sommer erforderlich?
u
Regelung
Ist Leistungsregelung erforderlich?
Ist die Integration in bestehende
Gebäudemanagement-Systeme erforderlich?
u
Kondensatanfall
Fällt Kondensat an? Wenn ja, welche Maßnahmen
sind damit erforderlich?
u
Besteht Korrosionsgefahr?
u
Besteht Verschmutzungsgefahr?
u
Temperaturbereich
Sind Sonderausführungen bezüglich der Temperatur
notwendig?
u
Wärmeaustauschersystem festlegen
Passendes System auswählen und bezüglich der
Wirtschaftlichkeit optimieren.
u
Optimierung der Anlage
Kann mit der Wärme-/Kälte-/Feuchterückgewinnung
die Wärme-/Kälte-/Feuchteerzeugung und
-verteilung evtl. kleiner dimensioniert
werden?
u
Spezifikation
Ausführung genau spezifizieren und sicherstellen,
dass die Vorgaben auch installiert werden.
u
Abnahme
Inbetriebnahme mit Abnahmeprüfung durch­führen.
Energierückgewinnung Wärmerückgewinnungs-Systeme
KreuzstromPlattenwärmeaustauscher
Plattenwärmeaustauscher zur
Wärmerückgewinnung mit sich kreuzenden Luftströmen
Funktion
Bei Plattenwärmeaustauschern sind die
beiden Luftströme voneinander getrennt;
die Übertragung von Feuchte, aber auch von
Schadstoffen, ist deshalb nicht möglich.
Durch reine Wärmeleitung (rekuperativ) werden die Temperaturen der beiden Luftströme
aneinander angeglichen.
Die Rückwärmzahl beträgt ca. 50 % bis
60 %. Der Druckverlust liegt zwischen 150
und 250 Pa. Plattenwärme­austauscher sind
auch in Ausführungen mit Bypass oder adiabater Kühlung erhältlich.
Anwendung
Kreuzstrom-Plattenwärmeaustauscher werden bevorzugt verwendet, wenn
u
keine Feuchte übertragen werden soll,
u
keine Kontamination der Außenluft
stattfinden darf,
u
hohe Betriebssicherheit gefordert ist,
u
bei kleineren Luftleistungen (ca. 1000 bis
20.000 m³/h) niedrige Kosten gefordert
sind.
u
Die Wärmerückgewinnung kann über
Bypass geregelt werden.
Kreuzstrom-Wärmeaustauscher
Kombinationsmöglichkeiten
Kreuzstrom-Wärmeaustauscher
mit Bypass
Ausschreibungstext
Plattenwärmeaustauscher in Kreuz- bzw.
Diagonalausführung für zwei sich kreuzende
Luftströme.
Die Platten sind untereinander formschlüssig
mit einem Falz verbunden, der zusätzlich mit
Kunstharz abgedichtet wird. Eine Bypassklappe kann im Außenluftstrom eingebaut
werden, um die Sommerumgehung zu
gewährleisten.
Hochleistungssystem mit
doppeltem Wärmeaustauscher
Seitenansicht - diagonale Luftführung
Bei entsprechender Klappensteuerung kann
der Bypass als Vereisungsschutz der WRG
dienen. Auf Wunsch ist eine integrierte
Umluftklappe möglich.
Komplettes Tauscherpaket mit Kondensatsammelwanne aus korrosionsbeständigem
Material im Gerätegehäuse eingebaut.
Kondensatablaufstutzen seitlich heraus­
geführt.
6
GegenstromPlattenwärmeaustauscher
Plattenwärmeaustauscher zur
Wärmerückgewinnung mit gegenläufigen Luftströmen
Funktion
Bei Gegenstrom-Plattenwärmeaustauschern
sind die beiden Luftströme voneinander
getrennt; die Übertragung von Feuchte, aber
auch von Schadstoffen, ist deshalb nicht
möglich.
Durch reine Wärmeleitung (rekuperativ) werden die Temperaturen der beiden Luftströme
aneinander angeglichen.
Gegenstrom-Wärmeaustauscher erreichen
Rückwärmzahlen bis ca. 90 %.
Gegenstrom-Wärmeaustauscher sind auch
in Ausführungen mit Bypass oder adiabater
Kühlung erhältlich.
Gegenstrom-Wärmeaustauscher
Anwendung
Gegenstrom-Plattenwärmeaustauscher werden bevorzugt verwendet, wenn
GegenstromWärmeaustauscher können stehend oder
liegend eingebaut werden. Auch mit Bypass
u
kompakte Bauart bei hohem Wirkungsgrad erforderlich ist
u
keine Feuchte übertragen werden soll,
u
keine Kontamination der Außenluft
stattfinden darf,
u
hohe Betriebssicherheit gefordert ist,
u
bei kleineren Luftleistungen (ca. 1000 bis
20.000 m³/h) niedrige Kosten gefordert
sind.
u
Die Wärmerückgewinnung kann über
Bypass geregelt werden.
Ausschreibungstext
Plattenwärmeaustauscher mit gegenläufigen Luftströmen zur Ausnutzung der in
den Luftströmen enthaltenen sensiblen und
latenten Wärmeenergie.
Hochleistungssystem mit doppeltem
Wärmeaustauscher
in Kompaktbauweise
Seitenansicht
Anwendung in lüftungstechnischen Anlagen
zum Wärmeaustausch. Vorzugsweise einzusetzen in Anlagen in denen Umluft nicht
gestattet ist.
Abluft und Außenluft sind getrennt. Die
Übertragung von Feuchtigkeit und Gerüchen
ist ausgeschlossen.
Plattenmaterial aus korrosionsbeständiger
Aluminiumlegierung.
7
Energierückgewinnung Wärmerückgewinnungs-Systeme
Rotationswärmeaustauscher
Entfeuchtungsrotor
(Sorptionsrad)
Rotationswärmeaustauscher zur
Wärmerückgewinnung / Entfeuchtung
Funktion
Durch die Drehbewegung wird die Rotormasse
abwechselnd von der Abluft und der Außenluft durchströmt. Die Rotormasse nimmt dabei
annähernd die Luftstromtemperaturen an, d.
h. sie wird abwechselnd erwärmt und abgekühlt und überträgt so Energie zwischen den
beiden Luftströmen.
Die Rückwärmzahl beträgt üblicherweise
70 % bis 75 %. Der Druckverlust liegt zwischen 70 Pa und 150 Pa.
Es können auch Stoffgrößen, wie z. B. Feuchtigkeit, übertragen werden. Zuluft und Abluft
müssen zusammengeführt sein.
Spülzone
Durch die Einplanung von Spülzonen wird eine
unerwünschte Kontamination der Zuluft mit
Abluft minimiert.
Die Speichermasse von Entfeuchtungsrotoren
(Sorptionsrädern) ist mit einem hygroskopischen Material (= Sorbens) beschichtet, an
dem der Wasserdampf aus der Luft ein- bzw.
angelagert wird. Der Regenerationsluftstrom
nimmt diese Feuchte beim Durchströmen der
Trägermasse wieder mit.
Bei der Luftentfeuchtung (Schwimmbäder)
sind frei werdende Wärmereserven der Feuchtluft (Kondensations- und Bindungswärme) zur
Effizienzsteigerung nutzbar.
Rotationswärmeaustauscher
Kombinationsmöglichkeiten
Anwendung
Luftführung übereinander
Rotationswärmeaustauscher werden
bevorzugt verwendet, wenn
Seitenansicht
Die Luftströme werden übereinander
durch das Gerät geführt.
Dabei kann der Fortluftstrom oben
oder unten laufen.
u
eine hohe Rückwärmzahl gefordert ist,
u
auch Feuchte übertragen werden soll,
u
große Luftleistungen (ca. 15.000 bis
100.000 m³/h) gefordert sind,
u
bei großen Luftleistungen niedrige Kosten
gefordert sind.
u
Stufenlose Drehzahl-Regelung möglich
Luftführung nebeneinander
u
Bypass möglich
Draufsicht
Die Luftströme können beliebig
neben­einander durch das Gerät
geleitet werden.
Ausschreibungstext
Wärmerückgewinnung mit rotierendem Wärmeaustauscher, mit einer Speicher­masse aus
abwechselnd glatter und gewellter Aluminiumfolie für laminare Luftströmung. Rotorabdichtung durch Klemmfedern gehaltene Dichtleisten aus Filz, Gummi oder Bürsten.
Antrieb durch Motor mit Untersetzungsgetriebe und um den Rotorumfang laufenden
Keilriemen. Motordrehzahl stufenlos regelbar.
8
Wärme-Akkumulator
Umschalt-Wärmeaustauscher zur
Wärme­rückgewinnung mit statischem
Wärmespeicher
Laden (grün) des
hinteren Akkus,
entladen (rot) des
vorderen Akkus.
Jalousie geschlossen
Funktion
Der Wärme-Akkumulator ist ein UmschaltWärmeaustauscher mit zwei oder mehreren
statischen, nicht bewegten Speichern zum
Einbau in ein Lüftungsgerät oder zum Zwischenbau in Lüftungskanäle.
Jalousie geöffnet
Durch ein vor- und nachgeschaltetes
Klappensystem wird abwechselnd je ein
Speicherblock geladen (Durchströmung mit
warmer Abluft), während gleichzeitig der
andere entladen (Durchströmung mit kalter
Außenluft) wird. Hierzu werden die Klappen
lastabhängig umgeschaltet.
Jalousie geöffnet
Die Rückwärmzahl beträgt 85 % bis 95 %.
Anwendung
Jalousie geschlossen
Der Wärme-Akkumulator wird verwendet
uwenn
besonders hohe Rückwärmzahlen
erreicht werden sollen,
uwenn
Hygiene erforderlich ist:
Das System kann entsprechend VDI 6022
mit zur Reinigung leicht ausziehbaren,
kugelgelagerten Speichern ausgerüstet
werden,
uzum
uzur
Laden (grün)
des vorderen Akkus,
entladen (rot) des hinteren Akkus.
Wärme-Akkumulator
Wärmeentzug im Winter,
Kälteaufnahme im Sommer,
uzur
Einsparung von Befeuchterleistung
(hohe Rückwärmzahl - im Winter und
Übergangszeit hohe Rückfeuchtzahl).
uNachwärmer
Die Jalousieklappen des Wärme-Akkumulators sind abwechselnd rechts oder
links oben und in Strömungsrichtung unten für die Abluft geöffnet. So werden
die beiden Akkus nacheinander geladen.
Der jeweils bereits geladene Akku wird gleichzeitig von der in Gegenrichtung
durchströmenden Außenluft wieder entladen.
überflüssig.
Ausschreibungstext
Regenerativer Wärmeaustauscher zum Einbau in Lüftungsgeräte.
Die Speichermassen sind aus Aluminium,
unterschiedliche Lamellenabstände sind
möglich.
Die Leistungsregelung über Zykluszeit
Laden/Entladen der Speicher.
Wärme-Akkumulator an Gerätequerschnitt
angepasst.
Einsatz auch für Anlagen gemäß
DIN 1946 T.4 möglich, durch Verwendung
entsprechender Klappen.
WRG-Akkumulator Modul
mit Klappensteuerung
Akkumulator-Blöcke zur Reinigung leicht
ausziehbar. Eine Kondensatwanne wird nicht
benötigt, das Kondensat verbleibt auf der
Speichermasse und verdunstet in die Zuluft.
Inklusive Regelung.
9
Energierückgewinnung Wärmerückgewinnungs-Systeme
Kreislaufverbundsystem
Kreislaufverbundsystem zur Wärme­
rückgewinnung
Kühlregister
Funktion
Ein Kühlregister in der Fortluft und ein Heizregister in der Außenluft sind durch Vor- und
Rücklauf verbunden, Rohrsystem mit Wasser/
Frostschutz gefüllt. Eine Pumpe wälzt das
Wasser um.
Das Kühlregister in der Abluft nimmt Wärme
auf und überträgt diese auf den Wasserkreislauf. Dieser transportiert die Wärme
zum Heizregister in der Außenluft. Dieses
gibt die Wärme wieder ab.
Heizregister
Die Rückwärmzahl beträgt üblicherweise
35 % - 45 %. Der Druckverlust sollte zwischen 150 Pa und 250 Pa liegen um die
Wirtschaftlichkeit zu gewährleisten.
Anwendung
Kreislaufverbundsysteme werden bevorzugt
verwendet, wenn
u
Abluft und Außenluft lokal voneinander
getrennt sind,
u
Abluft und Außenluft absolut
voneinander getrennt sein müssen
(z.B. Hygiene / Krankenhaus),
u
bei großen Luftleistungen kleine
Geräteabmessungen gefordert sind.
u
Die Wärmerückgewinnung kann über das
Mischventil geregelt werden.
Kreislaufverbundsystem mit
Kältemittelkreislauf
Kombinationsmöglichkeiten
Kompaktbauweise
Es handelt sich um ein regeneratives System
mit Trennflächen. Stoffgrößen können nicht
übertragen werden. Zuluft und Abluft können lokal getrennt sein.
Seitenansicht
Kühler und Erhitzer des
KV-Systems können in einem
Gerät untergebracht sein.
Ausschreibungstext
Im Zuluftstrom als Lufterwärmer aus Cu/Al
oder Stv zur Übertragung sensibler Wärmeenergie.
Rahmen aus verzinktem Stahl. Die Sammlerrohre für Vor- und Rücklauf aus Stahl sind
mit Außengewinde versehen. Ausführung
der Anschlüsse wahlweise abgewinkelt zur
internen Verrohrung der beiden Tauscher,
oder nach außen geführt. Die Durchgangsöffnungen sind mit Gummirosetten abgedichtet.
Im Rückluftstrom als Kühler mit nachgeschaltetem Tropfenabscheider aus PPTV und
Kondensatsammelwanne aus korrosionsbeständigem Material eingebaut.
Die gewünschte Frostsicherheit wird durch
das Mischungsverhältnis des Frostschutzmittels mit Wasser eingestellt.
Splitbauweise
Seitenansicht
Kühler und Erhitzer des
KV-Systems können auch getrennt
voneinander aufgestellt werden.
Auf eine ausreichende Isolierung
der Leitungen ist dabei zu achten.
10
Hochleistungs KV-System
Hochleistungswärmerückgewinnung auf
Basis des Kreislauf-Verbund-Systems mit
Wirkungsgraden bis zu 90 %
Funktion
Die HKV-Systeme erreichen Wirkungsgrade bis
zu 90 %, bei optimierten gas- und medienseitigen Bedingungen.
Anwendung
Wie KV-System, jedoch auch zur multifunktionalen Nutzung geeignet. Z.B. kombiniert mit
indirekt adiabater Kühlung, integrierter Nacherwärmung/Nachkühlung, integrierter freier
Kühlung, integrierter Rückkühlung von Kältemaschinen, Brauchwasservorerwärmung mit Kältepotentialnutzung, Solar- und Abwärmenutzung.
Hochleistungssystem durch Hintereinanderschaltung
mehrerer Heiz-/Kühlregister
Hochleistungs-Register
in n-fach-Schaltung
Ausschreibungstext
Hochleistungs-Kreislaufverbund-System nach
DIN EN 308 in der Konzentration der Übertragungsleistung nach VDI 2071, erfüllt die Hygieneanforderungen der VDI 6022.
Bestehend aus Registern in n-fach-Schaltung
mit ausschließlichen Kreuzgegenstromschaltwegen. Rohrlamellensystem mit optimierter
Rohr­geometrie in versetzter Anordnung (Rohrdurchmesser min. D 16,5 mit rahmenintegrier­ter
Aluminiumtragrohrausführung)
Rahmen aus Stahl (sendzimir-verzinkt oder
Edelstahl 1.4301) mit min. 2,0 mm Blechstärke
(Einbauversion), Sammler in Kupfer/Edelstahl;
Die Lamellenstärken sind mindestens 0,2 mm
bei Al/Cu/AlMg, 0,15 mm bei Edelstahl sowie
bei Stahl und Voll­bad­verzinkung 0,34 mm.
Reihenschaltung von
Registern (n-fach Schaltung)
Nur bei maximalem Gegenstromanteil der
einzelnen Übertragungseinheiten sind sehr
hohe Übertragungsgrade möglich.
Um die geforderten Werte zu erreichen,
setzt man Wärmeübertrager mit einem thermodynamischen Gegenstromanteil von 98
bis 99 % ein.
Neben der speziellen Stromführung erfordern
Hochleistungssysteme Lamellenwärmeüber­
trager in Bautiefen von ca. 900 bis
1200 mm. Diese sind aus einzelnen (horizontalen oder vertikalen) Registern zusammengesetzt.
Das Rohrlamellensystem ist zu 100 % entlüftund entleerbar; Abnahme nach DGRL PED 97/23
EG Modul A.
Max. zulässiger Betriebsüberdruck 6 bar,
Prüfdruck 9 bar.
11
Varianten
Zur Realisierung der erhöhten Wirkungsgrade sind verschiedene Systeme auf dem
Markt.
Die hohe Leistung bei HKV-Systemen wird
bei allen Bauarten im Prinzip durch eine
Hintereinanderschaltung mehrerer Register
erzielt.
Energierückgewinnung Wärmerückgewinnungs-Systeme
Wärmerohraustauscher
Wärmerohr für vertikalen Einbau
Wärmerohraustauscher zur Wärme­
rückgewinnung
Funktion
Neigungswinkel
Beim Wärmerohr handelt es sich um ein
regeneratives System mit Trennflächen.
Stoffgrößen können nicht übertragen werden;
Zu- und Abluft müssen zusammengeführt sein.
Die warme Fortluft durchströmt den unteren
Teil des Wärmerohrs und erwärmt dadurch
das Kältemittel. Es verdampft und steigt
nach oben in den kalten Außenluftstrom.
Dort kondensiert es und überträgt dabei die
Verdampfungswärme von der Fortluft auf die
Außenluft. Für Rückwärmzahl und Druckverlust
gibt es zwei Kategorien:
u
Normalanlagen: Der Wirkungsgrad beträgt
ca. 25 % bis 35 %, der Druckverlust liegt
zwischen 200 Pa und 400 Pa.
u
Hochleistungsanlagen: Der Wirkungsgrad
liegt zwischen 50 % und 75 %, der
Druckverlust zwischen 100 Pa und 250 Pa.
Anwendung
Wärmerohre werden verwendet, wenn
u
keine Feuchte übertragen werden soll,
u
keine Kälte übertragen werden soll,
u
keine Kontamination der Außenluft
stattfinden darf, z.B. Hygiene im
Krankenhaus,
u
bei großen Luftleistungen kleine
Geräteabmessungen gefordert sind,
u
bei sehr hohen Temperaturen.
u
Die Wärmerückgewinnung kann durch
Kippregelung (bei horizontalen Rohren)
oder über Bypass geregelt werden.
Funktionsprinzip
Kombinationsmöglichkeiten
Luftführung übereinander
Seitenansicht
Die Luftströme laufen übereinander
durch das Gerät.
Dabei ist der Fortluftstrom unten
einzuplanen.
Ausschreibungstext
Wärmerückgewinnung mittels Wärmerohraustauscher bestehend aus einzelnen, vollkommen
geschlossenen Rohren mit aufgepressten
Lamellen. Zuluft- und Abluftstrom sind durch
eine Schottwand hermetisch getrennt. Bypass
für den Sommerfall.
Luftführung nebeneinander
Draufsicht
Kompletter Tauscher mit verzinktem Stahlblechrahmen als Einbauelement im Gerätegehäuse montiert.
Die Luftströme können auf einer
Ebene durch das Gerät geleitet
werden.
Wahlweise in horizontaler oder vertikaler Einbaulage ausgeführt. Im Abluftstrom Kondensatwanne aus korrosionsbeständigem Material
mit seitlich herausgeführten Ablaufstutzen und
mit Tropfenabscheider aus PPTV.
12
Wärmepumpe
Thermodynamischer Kreisprozess der Wärmepumpe
Wärmepumpen zur Rückgewinnung von
Niedrigtemperatur-Wärme.
Funktion
Im Prinzip funktioniert eine Wärmepumpe wie
ein Kühlschrank im Rückwärtsgang. Während
beim Kühlen Wärme entzogen und auf der
Geräterückseite an die Umgebung abgegeben
wird, entziehen Wärmepumpen der Umwelt
Wärme und „pumpen“ sie auf ein höheres
Energieniveau, um sie für Heizung und Warmwasserbereitung nutzbar zu machen.
Der Funktion liegt ein thermodynamischer
Kreisprozess zugrunde. Ein im System zirkulierendes Kältemittel mit niedrigem Siedepunkt
verdampft unter dem Einfluss der aufgenommenen Umweltwärme.
Hohes
Temperaturniveau
Niedriges
Temperaturniveau
Kondensator
Verdampfer
Dieses Kältemittelgas wird komprimiert,
wodurch dessen Temperatur ansteigt.
In einem Kondensator wird das Kältemittel
wieder verflüssigt, wobei es die zugeführte
Energie (Antriebsenergie und Wärmeenergie)
an das Heizmedium abgibt.
Kältemittelkreislauf
Entspannungsventil
Der Kreislauf schließt sich, indem ein nachgeschaltetes Entspannungsventil den Druck
wieder vermindert.
Anwendung
u
zur Nutzung von NiedrigtemperaturWärme aus Luft, Wasser, Erdreich oder
Solarthermie.
u
zur Rückgewinnung von Wärme aus
Abwasser und Abluft
u
in Prozessumkehr als Kältemaschine
nutzbar
Ausschreibungstext
Wärmepumpeneinheit bestehend aus einem
oder mehreren hermetisschen Scroll-Verdichtern, schwingungsgedämpft montiert, mit
allen erforderlichen sicherheitstechnischen
Einrichtungen gemäß UVV/VGB.
Verdampfer und Verflüssiger in CuAl Ausführung, mit mechanischem bzw. elektronischem
Expansionsventil, Filtertrockner, Magnetventil, Schauglas, Absperrventilen, Sammler, Kälteschaltschrank - bestehend aus Leistungsteil
und Microprozessorsteuerung.
Betriebsarten
Betrieb als
Wärmepumpe
Außenluft
kälter
als Zuluft
(Winterbetrieb)
Betrieb als
Kältemaschine
Außenluft
wärmer
als Zuluft
(Sommerbetrieb)
ZU
AU
AB
ZU
AB
Komplette kältetechnische Verrohrung aus
Kupfer.
Sauggasleitung isoliert, Kältemittelfüllung aus
R407C bzw R410A.
13
FO
AU
FO
Multifunktionale Nutzung mehr Effizienz durch Kombination
Umluft
Nachtkältenutzung
Eine reine Umluftschaltung ergibt theoretisch eine 100%ige Nutzung der Abluftwärme.
Es wird zwischen aktiver und passiver
Nachtkühlung unterschieden. Bei der aktiven
Nachtkühlung erfolgt der Kältetransport
durch Ventilatoren oder Pumpen, bei der
passiven Nachtkühlung durch Thermik,
Durchzug bzw. Querlüftung.
In der Praxis sind der Verwendung von
Umluft aber Grenzen gesetzt, wenn Frischluftzufuhr erforderlich ist oder hygienische
Bedenken bezüglich Wiederverwendung der
Abluft bestehen.
Bypass
Über einen sogenannten Bypass wird der
Außenluftstrom an der Wärmerückgewinnung vorbei geleitet.
Im Sommer kann so abends der kühle
Außenluftstrom direkt ins Gebäude strömen
und den Raum für den nächsten Tag schon
„vorkühlen“.
Eine Regelung sorgt dabei für die jeweils
erforderliche Luftführung.
Im Zusammenhang mit einem drehzahl­
geregelten Antriebssystem lassen sich die
Energiekosten weiter optimieren.
Die passive Nachtkühlung ist wetterabhängig und wegen des Durchzugs nicht sehr
komfortabel, sie bietet sich deshalb für
nachts leerstehende Gebäude (Bürogebäude,
Lagerhallen, etc.) an.
Die aktive Nachtkühlung ist komfortabler.
Dazu wird die Klimaanlage nachts im Lüftungsbetrieb mit 100% Außenluft gefahren.
Um energieaufwändigen Lufttransport zu
vermeiden, kann die Kälte auf eine Flüssigkeit übertragen und zur direkten Bauteilkühlung (auch Kühldecken, etc.) verwendet
werden. Kaltwasser kann zusätzlich in
Pufferspeichern deponiert und erst bei Kühlbedarf wieder entladen werden.
Multifunktionale Nutzung
Ziel der multifunktionalen Nutzung ist es,
mit den verwendeten Baueinheiten möglichst viele technische Funktionen abzudecken. Systeme dieser Art sind sehr kompakt
und effizient.
Als Basiseinheit sind zwei HochleistungsWärmeaustauscher über ein Kreislaufverbundsystem (HKV-System) zur WRG zusammengeschaltet.
Dieser Basiseinheit können weitere Funktionen zur multifunktionalen Nutzung aufgeschaltet werden:
u
Adiabate Kühlung mit Bypass
Adiabate Kühlung
u
Integrierte Nacherwärmung/-kühlung
über das KV-System erspart das Heizbzw. Kühlregister.
u
Integrierte freie Kühlung
u
Integrierte Rückkühlung von Kältemaschinen spart Kühlleistung und damit
Energie.
u
Brauchwasservorerwärmung mit Kältepotentialnutzung
u
Integrierte Solar- und Abwärmenutzung
über das KV-System nutzt bereits Wärme
ab 20 °C zu Heizzwecken.
Die Wärmerückgewinnung wird im Sommer
zur Kälteanlage.
Das Kühlpotential entsteht dadurch, dass die
warme Abluft über ein Sprühsystem befeuchtet wird. Die Wärmerückgewinnung verwendet die entstehende Verdunstungskälte zur
Kühlung der einströmenden Außenluft, die
Feuchte entweicht mit der Fortluft.
Zusammen mit der Wärmerückgewinnung,
die im Winter die Zuluft temperiert, ist so
ganzjährig eine primärenergiesparende Klimatisierung möglich.
Integrierte adiabate Kühlung
Das Kältepotential aus Befeuchtung der
Fortluft wird mit dem Basissystem auf
den zu kühlenden Zuluftstrom übertragen. Oft erspart dies eine mechanische
Kälteerzeugung.
14
u
Integrierte Luft- und Wärmeaustauscher­
schaltung zur Nachtkältenutzung
u
Nutzung natürlich vorkommender Kältepotentiale wie Brunnenwasser, Erdkälte,
etc.
Blockheizkraftwerk (BHKW)
BHKWs sind kompakte Kraft-WärmeKopplungs-Anlagen, sie erzeugen sowohl
Strom als auch Wärme. Zu ihrem Betrieb
werden entweder fossile- (Öl oder Gas) oder
erneuerbare Treibstoffe (Biogas, Biodiesel)
verwendet.
Die bei der Stromproduktion erzeugte
Abwärme kann z.B. zur Gebäudeheizung
genutzt werden. Durch die doppelte Energieausnutzung (Strom und Wärme) erhöht der
Wirkungsgrad (=Brennstoffausnutzung) auf
ca. 85%.
Aufgrund der hocheffizienten Energienutzung werden BHKWs unter ökologischen
und ökonomischen Gesichtspunkten als sehr
fortschrittlich eingestuft.
Regelungskonzepte
Durch entsprechende Programme zur
Betriebs-, Störungsüberwachung, Zeitschaltung und Energieoptimierung lassen
sich mit einer direkten digitalen Regelung
(DDC) zusätzlich zu den Effekten der Rückgewinnung erhebliche Energieeinsparungen
realisieren.
In großen Gebäuden werden heute komplexe
Gebäudeleitsysteme eingesetzt, um alle
technischen Funktionen wie Steuerung von
Beleuchtung und Sonnenschutz, Zeitschalt­
pläne u.s.w. zentral zu steuern.
Moderne Regelsysteme für RLT-Anlagen
sind in bestehende Gebäudeleittechnik
integrierbar.
Moderne Regelungen sind einfach zu
bedienen
...und moderne Technik
S
Wirtschaftlich kühlen
Konventionelle Klimaanlagen werden in
der Regel mit Kompressionskältemaschinen
betrieben. Diese Anlagen haben einen hohen
Stromverbrauch.
Steht ausreichend Niedertemperatur-Abwärme, z. B. aus industriellen Prozessen, einem
Blockheizkraftwerk, Fernwärme, Luft- oder
Sonnenkollektoren, zur Verfügung, so sind
Sorptionskältemaschinen eine interessante Alternative.
Absorptionskälteanlagen erzeugen Kälte
mittels eines Stoffpaares, welches sich unter
Wärmezufuhr trennt und unter Wärmeabgabe vereinigt. Zum Betrieb dieses Anlagentyps wird (Ab-) Wärme mit einer Temperatur
von mindestens 85 °C benötigt.
W
FO
  
AU
  
Die Auswahl des Anlagentyps hängt neben
der Abwärme-Temperatur von dem Kälte­
übertragungssystem und den Außenluftzuständen ab.
AB
ZU
BA
“
Auch Adsorptionskältemaschinen und
DEC-Anlagen (Desiccative and Evaporative
Cooling = Trocknende und verdunstende
Kühlung) sind Anlagentypen, die physikalische Effekte nutzen. Sie werden mit
Niedertemperaturwärme ab 55°C bzw. 40°C
betrieben, können also auch in Verbindung
mit Solarthermie eingesetzt werden.
Die genannten Anlagen haben in der Regel
höhere Investitionskosten als Kompressionskältemaschinen. Da sie Abwärme nutzen
und vom Anlagenaufbau verschleiß- und
wartungsärmer sind, ist ihr Betrieb jedoch
wesentlich kostengünstiger.

ES
ET
S
W
BA
ET
ES
=
=
=
=
=
Sonnenkollektor
Wärmeaustauscher
Bauteilaktivierung
Erdwärme aus Tiefensonden
Erdwärme aus Solespeicher
FO
AB
AU
ZU
=
=
=
=
Fortluft
Abluft
Außenluft
Zuluft
Funktionsschema einer DEC-Anlage
Die Außenluft tritt in das Sorptionsrad
 ein, das einen Teil der enthaltenen Feuchte
aufnimmt. Während dieses Sorptionsprozesses steigt die Temperatur der entfeuchteten Luft.
In der anschließenden Wärmerückgewin nung (regenerativer Rotationswärmeaustauscher) wird die Luft wieder abgekühlt.
Durch die nachfolgende Befeuchtung
 (FU-geregelter Hochdruckbefeuchter) nimmt
die Temperatur ab. Die so auf den Sollwert
konditionierte Luft wird dem klimatisierenden Raum zugeführt.
Die im Raum erwärmte Abluft strömt
 durch den FU-geregelten Hochdruckbefeuchter. Die Abluft wird annähernd der Feuchtkugeltemperatur (max. Temperaturdifferenz /
Abkühlung) adiabat befeuchtet und dadurch
gekühlt.
15
Diese adiabat befeuchtete und gekühlte
 Luft tritt dann in den Wärmerückgewinner
ein, indem sie als Kühlluft wirkt und die
Wärme aufnimmt.
 In dem nachfolgenden Erhitzer, der über
ein Speichermedium durch Sonnenkollektoren erwärmt wird, wird die Luft auf die
erforderliche Temperatur erwärmt.
 Danach wird sie dem Sorptionsrad als
Regenerationsluft zugeleitet.
Mittels des Abluftventilators verlässt die Luft
die Anlage.
Die Kälteleistung (Pumpenkaltwasser)
wird durch Prozessumkehrung der vorhandenen Wärmepumpe “ als Kältemaschine
erzeugt.
Mini-Lexikon der Fachbegriffe
A
Adiabate Kühlung bzw.
Befeuchtung
Die adiabatische Verdunstungskühlung ist in
Form von porösen Tongefäßen mit flüssigem
Inhalt (z.B. Wasser oder Wein) schon aus
dem Altertum bekannt.
Adsorption und Absorption
BAFA Förderung
Bei der Adsorption lagern sich Atome oder
Moleküle aus einem Gas oder einer Flüssigkeit
an der Oberfläche des sog. Adsorbens an.
Die Absorption setzt die Adsorption eines
Teilchens auf der Oberfläche praktisch
voraus. Das Gegenteil, die Abgabe, wird
Desorption genannt.
Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) fördert Maßnahmen zur
Nutzung erneuerbarer Energien. Ziel der
Förderung ist Investitionsanreize für Technologien auf Basis erneuerbarer Energien zu
geben, deren Absatz und die Wirtschaftlichkeit zu verbessern.
Förderfähig sind:
uSolarkollektoranlagen
uAnlagen
zur Verbrennung fester
Biomasse für thermische Nutzung
Absorptionskältemaschine
In der Absorptionskältemaschine zirkuliert
ein flüssiges Arbeitsstoffpaar aus einem
Kälte- und einem Lösungsmittel.
uEffiziente
Das Kältemittel wird im Absorber vom
Lösungsmittel absorbiert und gibt dabei
Wärme ab, danach wird es im Austreiber
unter Wärmezufuhr wieder vom Lösungsmittel getrennt.
Technologien zur Wärmeund Kälteerzeugung aus erneuerbaren
Energien
u
Sekundärmaßnahmen zur
Emissionsminderung und
Effizienzsteigerung bei Anlagen zur
Verfeuerung fester Biomasse
Das Kältemittel verdampft wegen des Unterdruckes in der Anlage schon bei niedrigen
Temperaturen.
Dieser Kältemitteldampf wird chemisch
oder physikalisch an einer Oberfläche (mit
Adsorbens z.B. Silikagel gefüllte Kammer =
Sammler) angelagert. Die bei dieser Adsorption frei werdende Wärme wird über das
Kühlwasser abgeführt.
DDC-Regelung
Die Aufgabe der Regelung besteht darin,
Klimaanlagen mit einem Minimum an Energiekosten und Bedienungsaufwand so zu
steuern, dass sich ein optimales Maß an
Betriebssicherheit, Wirtschaftlichkeit und
Komfort ergibt.
Eine „Direct Digital Control“ kurz: DDC,
ist eine elektronische Baugruppe, die für
Steuerungs- und Regelungsaufgaben in der
Gebäudeautomatisierung mit Schwerpunkt
Regelung eingesetzt wird.
Die DDC ist, unabhängig von der jeweiligen
Steuerungsaufgabe, intern fest verdrahtet.
Die Software legt, je nach Programmierung,
den gewünschten Ablauf fest. Viele moderne
DDCs sind Kleincomputer (Microcontroller)
16
DEC-System
Das Kürzel DEC bedeutet „Desiccant and
Evaporative Cooling“ (= trocknende und
verdunstende Kühlung) und ermöglicht im
Sommer die Entfeuchtung und Kühlung der
Luft, ohne dass dazu ein Kaltwassersatz mit
Rückkühlwerk benötigt wird.
Im Winter kann der Sorptionsrotor als
zusätzliche Wärmerückgewinnung mit
Feuchteübertragung genutzt werden.
DEC-Anlagen
Der klassische DEC-Prozess mit zwei Rotoren
trocknet die Außenluft im ersten Rotor und
kühlt die erwärmte und getrocknete Luft
über die adiabate Abluftbefeuchtung und
den zweiten Rotor (WRG) zurück. Dies ergibt
die konditionierte Zuluft.
Die so erwärmte Abluft wird dann auf Regenerationstemperatur erhitzt. Diese Heißluft
nimmt unter Abkühlung die eingelagerte
Feuchte aus dem Sorptionsrad mit in die
Fortluft.
E
Neben den eben beschriebenen Fördertatbeständen gibt es ein Bonussystem, das die
Förderbeträge erhöhen kann. Wer beispielsweise Solarkollektoren und Biomassekessel
besonders energieeffizient einsetzt oder
erneuerbare Energien miteinander kombiniert, erhält zusätzlich einen Bonus.
D
Die Adsorptionskältemaschine verwendet zur
Adsorption des flüssigen Kältemittels (z.B.
Wasser) einen festen Stoff (Zeolith oder Silikagel). Es zirkuliert nur das Kältemittel.
mit Basissoftware. Software zur Kommunikation und zur Programmierung erleichtert
den Umgang.
Die warme Raum-Abluft wird zuerst adiabat
gekühlt und dient dann als Kühlluft im Wärmeaustauscher.
Wärmepumpen
uInnovative
Dabei kommen verschiedene Stoffpaare zum
Einsatz: Für Kaltwassertemperaturen über
0 °C Wasser/Lithiumbromid mit Wasser als
Kältemittel, für die Klimatisierung und für
Kaltwassertemperaturen unter 0 °C Ammoniak/Wasser mit Ammoniak als Kältemittel.
Adsorptionskältemaschine
Der entstehende Wasserdampf wird im
Kondensator wieder verflüssigt und anschließend dem Verdampfer zugeführt.
Nach Ablauf dieses Zyklus vertauschen
Sammler und Austreiber ihre Funktion.
B
Im Unterschied zur Adsorption bezeichnet
die Absorption die Einlagerung eines
Atomes oder Moleküles in einen Festkörper
bzw. eine Flüssigkeit.
(lat.: absorbere = aufnehmen, aufsaugen)
Im Kondensator wird das Kältemittel verflüssigt, im Verdampfer, unter Aufnahme
von Wärme aus dem zu kühlenden System,
wieder verdampft.
Zur gleichen Zeit wird in der anderen Adsorbens-Kammer (Austreiber) das Kältemittel
mit Wärme (z.B. aus der Solaranlage) aus
dem Adsorbens ausgetrieben.
EC-Ventilatoren
Übliche Ventilatoren verwenden Kollektormotoren als Antriebsquelle. Kollektormotoren müssen jedoch im Einsatz oft gedrosselt betrieben werden, das verschwendet
Energie.
Der EC-Motor kann auf den geforderten Leistungsbereich optimiert werden, es entsteht
nur eine sehr geringe Verlustleistung. Die
Motoren erreichen einen Wirkungsgrad von
ca. 80% und verfügen über ein gutes Leistungsvolumen.
Der EC-Ventilator (EC = Elektronisch kommutierter Gleichstrommotor) besitzt einen
kollektorlosen Gleichstrommotor. Das
Magnetfeld wird durch einen ringförmigen
Permanentmagneten im Rotor erzeugt. Der
Kollektor wird durch eine elektronische
Schaltung ersetzt.
Das Statorblechpaket mit den Spulen des
Außenläufermotors ist mit dem Lagerdeckel
des Motors verbunden, es dreht sich nicht.
Die Winkelstellung des Permanentmagneten
im Rotor wird über Sensoren erfasst und von
einer integrierten Elektronik ausgewertet.
Entfeuchtung als WRG
Durch die Winkelung der Rotorblätter werden von der Elektronik die entsprechenden
Spulen bestromt um das erforderliche Drehmoment zu erzeugen.
Entfeuchter arbeiten nach dem Prinzip der
Wärmepumpe.
Bei Abkühlung (Taupunktunterschreitung)
der warmen, feuchten Luft wird Feuchte und
Wärme frei. Die Wärme aus der Entfeuchtung kann der Raumluft wieder zugeführt
werden.
Beim Sorptionsrad wird zudem Wärme aus
dem Sorptionsprozess genutzt.
Energieeffizienzklassen
Laut EN 13053 wird der Energieverbrauch
von RLT-Zentralen in der Hauptsache durch
drei Faktoren beeinflusst :
u
Wirkungsgrad und Druckverlust bei der
Wärmerückgewinnung
u
Luftgeschwindigkeit im Gerätequerschnitt
u
Elektrische Leistungsaufnahme durch die
Motor-/ Ventilatoreinheit
In Deutschland zertifizieren momentan
zwei Institutionen.
Der RLT-Herstellerverband und Eurovent.
Vor allem in Schwimmbädern führt die
Wärmerückgewinnung aus dem Entfeuchtungsprozess zu deutlichen Einsparungen an
Heizkosten.
Bei RLT-Anlagen mit RaumluftfeuchteRegelung erzielt die Zuluftbefeuchtung über
Rückgewinnung aus der warmen Abluft
einen großen Energiespareffekt.
EnEV
Entfeuchtung
WRG
Kalt
Gebäude-Managementstationen
Überwachung und Bedienung
Intern
E-Mail
E-Mail
BACnet / IP
Bedienterminal
BAC LanTalk
BACnet / IP
Überwachung und Bedienung
Extern
Fernzugriff
I/O Module
I/O Module
I/O Module
Sämtliche Überwachungs- und Regelungsaufgaben können an den DDC-Stationen
dezentral programmiert werden.
Viele GLT-Systeme sind auch in der Lage via
Modem oder Internetprotokoll angebundene
Anlagen zu überwachen und zu steuern.
Neben den DDC-Stationen, können auch
weitere, eigenständige Systeme eingebunden werden.
Gebäudeenergieausweis
Geht ein Zustand in einen anderen über, so
kann man die dabei ausgetauschte Wärmemenge (DH) messen.
In Verbindung mit den Modernisierungsempfehlungen gibt er zudem Hinweise für
kostengünstige Verbesserungen der energetischen Gebäudeeigenschaften.
Frequenzumrichter (FU)
Frequenzumrichter werden zur elektronischen Drehzahlverstellung bei Antrieben
eingesetzt. Sie steuern die Ventilatordrehzahl stufenlos, je nach Bedarf und sparen
so Strom.
Gebäudeleittechnik (GLT)
Als Gebäudeleittechnik (GLT) wird die
Software bezeichnet, mit der Gebäude überwacht und gesteuert werden.
17
Handy
Handy
Die reibungslose Integration in bestehende
GLT-Systeme ist heute in der Klimatechnik
Standard.
Unter spezifischer Enthalpie versteht man
die Wärmemenge, die erforderlich ist um
die Temperatur eines Gases bei konstantem
Druck von einem Wert auf einen anderen zu
erhöhen.
Pager
Überwachung und Bedienung
Intern
Die Enthalpie bezeichnet den Wärmeinhalt einer Luftmasse (relativ zu einem
bestimmten Luftzustand). Als Formelzeichen
wird oft H verwendet.
F
G
Die Verordnung über energiesparenden
Wärmeschutz und energiesparende Anlagentechnik bei Gebäuden.
Am 1. Oktober 2009 wurde die neue Energieeinsparverordnung verabschiedet. Sie löst
die seit dem 27. Juni 2007 geltende EnEV
2007 ab.
Mit der Verordnung wird der Energieausweis ab 2008-2009 für Bestandsgebäude
bei Vermietung und Verkauf verpflichtend
eingeführt.
Warm
Enthalpie
Bei beiden Institutionen herrscht Einigkeit
darüber, dass die eingangs genannten drei
Kriterien aus der EN 13053 für die Einstufung in die Energieeffizienzklassen herangezogen werden.
Die meisten GLT-Systeme kommunizieren
über Schnittstellen wie OPC (OLE for Process
Control) oder BACnet (Building Automation
and Control Networks) mit den DDC-Stationen in den Gebäuden.
Regelung verteilter Gebäude mit Siemens Designo PX
Eurovent teilt in fünf
Energieeffizienzklassen von A (höchste)
bis E (niedrigste
Effizienzklasse) ein. Der RLT-Verbad hat eine
3-stufige Zertifizierung von A+ (höchste)
über A zu B (niedrigste) Effizienzklasse.
Erfüllt ein RLT-Gerät alle Kriterien innerhalb
der jeweiligen Energieeffizienzklasse und
ist der Hersteller vom TÜV-SÜD zertifiziert,
dürfen die Label des RLT-Herstellerverbands
verwendet werden:
Die Software visualisiert die komplexen,
technischen Vorgänge in den Gebäuden auf
einer graphischen Benutzer-Oberfläche.
Der Gebäudeenergieausweis zeigt die energetische Qualität von Gebäuden auf.
Green Building Programm
GreenBuilding ist ein freiwilliges Programm
das Anfang 2005 von der Europäischen
Kommission begründet wurde. Durch Information und Motivation sollen damit Energiesparpotenziale besser genutzt werden.
Zur Teilnahme führt der Gebäudeeigentümer zuerst ein Audit durch und reicht dann
einen Maßnahmenplan ein, in dem Art und
Umfang der geplanten Effizienzmaßnahmen
in den Gebäuden beschrieben werden.
Nach positiver Prüfung des Maßnahmenplans wird dem Gebäudeeigentümer durch
die Europäische Kommission der Status
„GreenBuilding Partner“ verliehen.
I/O Module
Fax
Mini-Lexikon der Fachbegriffe
K
L
Kraft-Wärme-Kopplung
Thermodynamischer Prozess, bei dem
Wärme, die bei der Erzeugung von Kraft
(bzw. elektrischem Strom) unvermeidbar
anfällt, zu Heizzwecken verwendet wird.
Dadurch ergibt sich eine bessere Nutzung
der Primärenergie als bei der getrennten
Energieerzeugung in einem Kraftwerk und
Wärmeerzeugung mit einem Heizkessel.
Latente Wärme
P
R
Als latente Wärme (latent = lat. für „verborgen“) bezeichnet man die bei einem Phasenübergang erster Ordnung aufgenommene
oder abgegebene Wärmemenge.
Latent heißt sie deshalb, weil die Aufnahme
bzw. Abgabe dieser Wärme nicht zu einer
Temperaturänderung führt, sondern die
Energie für den Phasenübergang liefert.
Beispiel:
Verdampfungswärme bzw. Kondensationswärme beim Phasenübergang flüssig zu
gasförmig oder Schmelzwärme beim Phasenübergang fest zu flüssig.
Leckluftrate
Nach VDI ist für alle Wärmerückgewinnungssysteme eine Leckluftrate oder Umluftanteil
erlaubt.
Nur ein Kreislaufverbundsystem kann absolut dicht ausgeführt werden.
Je größer die Druckdifferenz zwischen Zuund Abluftstrom ist, desto größer sind auch
die Leckraten.
Bei Wärmeaustauschern mit Speichermasse
ist der Umluftanteil meistens am größten.
Luft
Die im Außenbereich angesaugte Luft wird
als Außenluft (AU), die in den Raum eingebrachte Luft wird als Zuluft (ZU), die aus
dem Innenraum abgesaugte als Abluft (AB)
und die in den Außenbereich abgegebene
als Fortluft (FO) bezeichnet.
M
Primärenergiebedarf
Als Primärenergiebedarf gilt der Aufwand
an Energie, der zur Deckung des End­
energiebedarfs benötigt wird. Dabei ist
auch die Energiemenge hinzuzurechnen, die
durch vorgelagerte Prozesse außerhalb des
Systems „Gebäude“ bei der Gewinnung,
Umwandlung und Verteilung der eingesetzten Brennstoffe entsteht.
Der Aufwand an Primärenergie dient auch
zur Berechnung der CO2-Emission.
Regenerative WRG
Wärmeübertragung mit Hilfe eines Zwischenmediums. Die Wärmeenergie wird in
einem Medium zwischengespeichert und
später an den anderen Luftstrom abgegeben. Systeme, welche die gespeicherte
Wärme durch eine Trennwand übertragen,
werden als Einheit betrachtet und zu den
Regenerativen gezählt.
Die VDI 2071 unterscheidet bewegliche
(Rotationswärmeaustauscher) und statische
Speichermassen (Wärme-Akkumulator).
Rekuperative WRG
Einrichtungen, bei denen die Wärme durch
eine Trennwand übertragen wird. Die
Systeme sind entweder im Gegenstrom- oder
im Kreuzstromprinzip aufgebaut.
Bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 %
enthält die Luft die Hälfte der Wasserdampfmenge, die sie (bei der jeweiligen Temperatur) maximal enthalten könnte.
Im Gegensatz zur ein- oder zweistufigen
Betriebweise erhöht sich der Wirkungsgrad
bei gleichzeitiger Minderung von Schadstoff­
emission und Verschleiß.
20 % Relative Luftfeuchte
60
40 %
50
50 %
40
100 %
60 %
Die Rückwärmzahl ist die Temperaturdifferenz zwischen Ein- und Austritt (in bzw.
aus der WRG) von einem der Luftströme,
dividiert durch die Temperaturdifferenz
zwischen den beiden Lufteintritten. Er gibt
den Temperatur-Rückgewinnungsgrad des
Wärmeaustauschers an.
Die Rückwärmzahl für den Außenluftstrom
(ΦA) ist dabei der wichtigere Wert. Die Rückwärmzahl für den Fortluftstrom = ΦF.
ΦA = t Au2 - t Au1
tFo1 - t Au1
ΦF = tFo1 - tFo2
tFo1 - t Au1
t = Temperatur
FO1
Fortluftstrom
FO2
Außenluftstrom AU1
Rückfeuchtezahl Ψ
Der Feuchte-Änderungsgrad, auch Rückfeuchtezahl, bestimmt den Feuchte-Rückgewinn und wird analog zum TemperaturÄnderungsgrad definiert (mit der absoluten
Feuchte der Luftströme).
ΨA = x Au2 - x Au1
ΨF = xFo1 - xFo2
xFo1 - x Au1
xFo1 - x Au1
S
x = Absolute Feuchte
SFP-Wert
30
20
Temperatur in °C
Die abgegebene Wärmeleistung von Heizkesseln, Wärmepumpen oder Klein-Blockheizkraftwerken passt sich in modulierender
Betriebsweise dem momentanen Bedarf an,
ohne dass das Heizgerät aus oder anschaltet.
Rückwärmzahl Φ
AU2
Der Wert für die relative Feuchte (φ, f, U
oder rF) sagt aus, in welchem Grad die Luft
mit Wasserdampf gesättigt ist.
Modulierende Betriebsweise
Das Volumen ist abhängig von Temperatur
oder Druck. Beim Vergleich der absoluten
Feuchtegehalte sind deshalb Temperaturund Druckunterschiede zu berücksichtigen.
φ = ρw / ρwmax
ρw = g Wasser / m³ Luft
WRG
Relative und absolute
Luftfeuchte
10 %
Die absolute Feuchtigkeit (mit ρw, ρd,
d oder a bezeichnet) berechnet sich aus
der Masse des Wasserdampfs in einem
bestimmten Luftvolumen. Die absolute
Feuchte einer bestimmten Luftmenge ändert
sich bei Volumenänderung.
Die DIN EN 13779 beschreibt bezüglich Energieverbrauch die „Spezifische
Ventilatorleistung“(SFP) und unterscheidet
dabei sieben SFP-Klassen.
10
0
-10
0
10
20
30
40
Absolute Luftfeuchte in g/m³
Wird die Sättigungsgrenze (100 %) überschritten, so fällt überschüssige Feuchtigkeit
als Kondenswasser bzw. Nebel aus.
18
Unter dem SFP-Wert (specific fan power)
versteht man das Verhältnis von Ventilatorleistung zum geförderten Luftvolumenstrom.
Der Wert bezeichnet Energieverbrauch und
Leistungsgrad einer gesamten Ventilator-
anlage mitsamt Antrieb, Getriebe und Frequenzumrichter.
Der SFP-Wert wird mit folgender Formel
berechnet:
PSFP = Pinput / qV (in W / (m³/s))
Dabei ist „P“ die verbrauchte Leistung (in
W) und „q“ der geförderte Luftvolumenstrom (in m³/s).
Der SFP-Wert ist in 7 Klassen eingeteilt.
SFP-1
< 500 Ws/m³
SFP-2
500-700
SFP-3
750 - 1250
SFP-4
1250 -2000
SFP-5
2000 - 3000
SFP-6
3000 - 4500
SFP-7
> 4500 Ws/m³
Die SFP-Klassen begrenzen die elektrische
Leistung (Pinput), welche die Ventilator-MotorEinheit aufnehmen darf, um einen Luftvolumenstrom „q“ von 1 m³/s anzusaugen und
ihn durch das RLT-Gerät sowie das gesamte
Kanalnetz in den Raum zu fördern.
Nach der aktuellen Energieeinsparverordnung (ENEV-2009) sind Neuanlagen mit
mehr als 4000 m³/h nur noch mit höchstens
SFP-4 vorgesehen.
Erweiterte P SFP für zusätzliche Bauteile
Bauteil
P SFP in W·m³·s
Hepa Filter
Der Sorptionsprozess ist in der Praxis als Entfeuchtung zu verstehen. In der Umkehrung
zur Verdunstung, bei der Kälte entsteht,
wird bei der Verflüssigung von Wasserdampf
Wärme frei.
+300
+1000
Gasfilter
+300
Wärmerückführung H2 od. H1 (nach EN 13053)
+300
Hochleistungskühler
+300
Solare Kühlung
Solare Kühlung nutzt Sonnenenergie für eine
Kältemaschine.
Im Sommer, bei großem Kühlbedarf, liefert
eine thermische Solaranlage den maximalen
Ertrag, da die Tagesprofile der Kühllast meist
übereinstimmen.
Für solare Kühlung geeignete Kältemaschinen arbeiten mit Sorptionstechnik.
Dazu zählen Absorptions- und Adsorptionskältemaschinen sowie DEC-Anlagen. Diese
Maschinen benötigen je nach gewähltem Typ
zum Antrieb Wärme mit einer Temperatur
zwischen 60 °C und 80 °C.
Sorptions-Kälteanlagen werden üblicherweise als Kaltwassersätze, DEC-Anlagen als
Luftsysteme geplant.
Molekülen wird die Bindungsenergie in Form
von Wärme frei. Zusätzlich wird die Wärme
aus der durch den Regenerationsprozess
erhitzten Trägermasse zurück gewonnen.
V
Während der Sorption werden Moleküle aus
der flüssigen Phase gebunden, dabei wird
ihre Energie (Bindungswärme) frei. Zusätzlich wird das Sorbat verflüssigt, so dass hier
die Verdampfungswärme frei wird. Verdampfungs- und Bindungswärme ergeben die
Sorptionswärme.
u Siehe auch Seite 15 DEC-Anlage.
Sorptionsrad
Je kleiner der SFP-Wert, desto weniger Energie wird für die Förderung /m³ Luft benötigt.
Mechanische Filterstufe
Sorptionsprozess
Der Begriff Sorptionsrad bezeichnet einen
Rotations-Entfeuchter. Die Luft passiert den
Rotations-Entfeuchter durch viele dünne
Luftkanälchen.
Im Vergleich zum Rotations-Wärmeaustauscher haben diese einen geringeren Querschnitt und sind mit einem hygroskopischen
Material, dem Sorbens (z. B. Silicagel oder
Lithiumchlorid) beschichtet. Bei Silicagel
findet eine Adsorption von Wasserdampf
statt, während bei Lithiumchlorid eine
Absorption stattfindet. Im alltäglichen
Sprachgebrauch wird jedoch meist nicht
differenziert und allgemein von Sorption
gesprochen.
Ein Rotationsentfeuchter rotiert in einem
Gehäuse, wobei die Luft laufend verschiedene Sektoren des Sorptionsrades durchströmt.
Zuerst wird der Luftstrom entfeuchtet, die
enthaltene Feuchte wird im Sorbens des
Rads gebunden. Danach dreht sich das Rad
in den Bereich des heißen Regenerationsluftstroms, der die Feuchte aus dem Sorbens
wieder aufnimmt.
Viele Sorptionsräder besitzen eine Spülkammer, in welcher die Regenerationsluft „ausgespült“ wird und die bei der Regeneration
aufgeheizte Trägermasse des Sorbens durch
einen abgezweigten Teil der zu entfeuchtenden kühleren Luft zuerst abgekühlt wird,
bevor der Entfeuchtungsprozess wieder
beginnt.
Insgesamt werden bei der Entfeuchtung
durch das Sorptionsrad drei verschiedene
Arten der Wärme frei.
Die Kondensation der Wasserdampfmoleküle
setzt die Kondensationswärme frei (Kondensationsenthalpie) und durch die Anhaftung
der Wassermoleküle an den Sorbens-
19
VDI 2071
Die Richtlinie VDI 2071 legt Begriffe und
Definitionen der „Wärmerückgewinnung
in Raumlufttechnischen Anlagen“ fest,
beschreibt Geräte und Verfahren sowie
Betriebseigenschaften.
Weiter werden Kriterien für die Auswahl des
WRG-Systems aufgezeigt. So werden Aussagen zu Eignung und Wirtschaftlichkeit der
verschiedenen Systeme möglich.
Verdunstungswärme
Eine Flüssigkeit kühlt sich beim Verdunstungsprozess ab, weil ihr Wärme entzogen
wird (Verdunstungskühlung s.a. adiabatische
Kühlung).
Durch die Verdunstung wird der Umgebung
Verdunstungswärme in Form von latenter
Wärme zugeführt.
Volumenstromregelung
Durch die Wahl variabler Volumenströme
können die Kosten für die Kühlung im Sommer und für die Heizung im Winter deutlich
gesenkt werden.
Auch die elektrische Leistungsaufnahme der
Ventilatoren wird dem jeweiligen Luftbedarf
angepasst.
u
Siehe auch Seite 17 Frequenzumrichter.
W
Wärmepumpe
Wärmepumpen ermöglichen die technische
Nutzung von Niedrigtemperatur-Wärme aus
Luft, Wasser, Erdreich oder Solarthermie.
Auch Prozesswärme aus Abwasser und
Abluft ist verwertbar.
Die Wärmepumpe entzieht der Umgebung
Wärme. Die zum Betrieb eingesetzte Energie
zusammen mit der Umgebungswärme ergibt
die nutzbare Wärmeenergie.
Je geringer der Temperaturhub, desto
effektiver arbeiten Wärmepumpen. Wärmepumpen-Technologie wird über das BAFA
Förderprogramm subventioniert.
Wirkungsgrad
Wirkungsgrad beschreibt das Verhältnis
zwischen der aus einer Anlage zur Energieumwandlung abgegebenen und der ihr
zugeführten Energie.
D
Printed in Germany
0M03ND1 Änderungen in Ausführung und Funktion vorbehalten.
WOLF Anlagen-Technik GmbH & Co. KG
Geschäftsbereich Heizung - Lüftung - Klimatechnik
Münchener Str. 54
85290 Geisenfeld, GERMANY
Telefon +49 (0) 8452 99-0
Telefax +49 (0) 8452 99-250
E-Mail info.hlk @ wolf-geisenfeld.de
Internet www.wolf-geisenfeld.de
Herunterladen
Explore flashcards